FINAL PROJECT CLOCK AND ALARM OF SCHOOL BASE ON ATMEGA 16 MICROCONTROLLER

  

TUGAS AKHIR

JAM DAN ALARM SEKOLAH

BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 16

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

  

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

disusun oleh:

  

ERIC SANDY FORTUNA WATA PALUNGKUN

NIM : 045114049

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

  

FINAL PROJECT

CLOCK AND ALARM OF SCHOOL BASE ON

ATMEGA 16 MICROCONTROLLER

In partial fulfilment of the requirements

for the degree of Sarjana Teknik

  

Electrical Engineering Study Program

Electrical Engineering Departement

Science and Technology Faculty Sanata Dharma University

by:

  

ERIC SANDY FORTUNA WATA PALUNGKUN

NIM : 045114049

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO

  

Jalan menuju BAHAGIA dan SUKSES tidak selalu lurus. Ada

tikungan bernama KEGAGALAN , ada bundaran bernama

KEBINGUNGAN , ada tanjakan bernama KESULITAN . Lampu

merah bernama MUSUH , lampu kuning bernama COBAAN , kamu

akan mengalami ban kempes dan pecah, itulah hidup. Tetapi jika

kamu membawa ban serep bernama

  IMAN , mesin bernama

PENGHARAPAN , asuransi bernama KASIH , pengemudi bernama

YESUS maka sampailah kamu ke tempat yang disebut BAHAGIA

dan SUKSES .

  

Tugas Akhir ini kupersembahkan untuk:

1. Tuhan Yesus Kristus atas pertolongannya di dalam hidupku.

  2. (Alm) Papi dan Mami yang tercinta.

  3. Emil, Indah, dan Jeni tersayang.

  4. Almamaterku Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  

INTISARI

Penandaan waktu dalam kehidupan modern saat ini sangatlah penting,

karena bisa menandakan awal dan berakhirnya suatu kegiatan. Penandaan waktu

dapat berupa jam dan alarm untuk mengatur kegiatan belajar mengajar di sekolah

supaya berjalan dengan lancar.

  Alat ini terdiri dari sebuah rangkaian master dengan penampil LCD dan 2

buah rangkaian slave dengan penampil seven segment yang masing-masing

mempunyai jam dan alarm. Rangkaian master dan slave tersebut dikendalikan

oleh mikrokontroler ATMEGA 16. Pengaturan jam dan alarm diatur pada

rangkaian master. Informasi waktu yang berupa jam, menit, detik, hari, tanggal,

bulan, dan tahun diperoleh dari IC RTC (Real Time Clock) DS1307 yang terdapat

pada rangkaian master. Terdapat 3 mode alarm pada sistem ini yaitu mode off,

mode interval, dan mode jam-jam tertentu. Proses mentransmisikan data dari

rangkaian master ke rangkaian slave menggunakan komunikasi serial RS-485.

  Dari hasil pengujian, dapat disimpulkan bahwa alat ini dapat bekerja

dengan baik menggunakan kabel UTP (Unshielded Twisted Pair) sepanjang 10

meter. Hal ini dapat dibuktikan dengan melihat data waktu RTC yang ditampilkan

dengan baik pada tiap-tiap tampilan rangkaian dan juga buzer akan berbunyi jika

data waktu RTC sudah sama dengan data alarm yang tersimpan.

  Kata kunci: Jam dan alarm, mikrokontroler ATMEGA 16, RTC, RS-485.

  

ABSTRACT

In this modern era signaling time was important because it could be sign

the begin and the end of the activity. Signaling time could be like clock and alarm

which is manage all of study activity become smooth.

  This tool contains of one master circuit with LCD display and two slave

circuit with seven segment display that have clock and alarm itself. Those master

and slave series are controlled by ATMEGA 16 microcontroller. Manage of clock

and alarm are controlled in master circuit. Information of time could be like hour,

minute, second, day, date, month and year were given by IC RTC (Real Time

Clock) DS1307 that were contain in master circuit. There were three alarm mode

in this system. There were off mode, interval mode and specific-hours mode. The

process of transmission data from master circuit to slave circuit are using by serial

communication RS-485.

  The result of experiment could be concluded that tool had a good work

with UTP (Unshielded Twisted Pair) cabel about 10 meter long. It could be

proved in RTC time data which are good view on series projection and buzzer

could be sound on if RTC time data as same as alarm data that already saved.

  Key word: Clock and alarm, ATMEGA 16 microcontroller, RTC, RS-485.

KATA PENGANTAR

  Syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala rahmat dan

karunia-Nya sehingga tugas akhir dengan judul “Jam dan Alarm Sekolah Berbasis

Mikrokontroler ATMEGA 16” ini dapat diselesaikan dengan baik.

  Selama menulis Tugas Akhir ini, penulis menyadari bahwa ada begitu

banyak pihak yang telah memberikan bantuan dengan caranya masing-masing,

sehingga Tugas Akhir ini bisa diselesaikan. Oleh karena itu penulis ingin

mengucapkan terima kasih kepada:

  1. (Almarhum) Ayah yang sudah tenang di sorga dan Ibu tercinta. Terima kasih atas segala doa, semangat, kesabaran dan dukungan baik secara moral ataupun materi.

  2. Ketiga saudaraku Emil W.P, Indah W.P, dan Jeni W.P atas segala dukungan dan pengertiannya.

  3. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku dekan Fakultas Sains dan Teknologi.

  4. Bapak Martanto, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, semangat, pengetahuan,

diskusi, arahan, kritik dan saran dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

  5. Bapak B. Djoko Untoro Suwarno, S.Si., M.T. selaku dosen pembimbing II yang dengan senang hati memberikan pengarahan, bimbingan dan segenap perhatiannya.

  6. Seluruh dosen teknik elektro dan laboran yang telah banyak memberikan pengetahuan kepada penulis selama kuliah.

  7. Sahabatku semasa kuliah Adhe, Jhon, Dandy, Bayu, Agung, Vivi (TE’06), Jimmy.

  8. Arnold yang telah meluangkan waktu dalam memberikan bimbingan, pengetahuan, diskusi, arahan, kritik dan saran dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

  9. Seluruh teman teknik elektro angkatan 2004 atas segala dukungan dan bantuan.

  10. Berbagai pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu atas bantuan, dukungan, bimbingan, kritik dan saran.

  Dengan rendah hati penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh

dari sempurna, oleh karena itu berbagai kritik dan saran untuk perbaikan tugas

akhir ini sangat diharapkan. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat

bagi semua pihak. Terima kasih.

  Yogyakarta, Juli 2009 Penulis

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN

  ..................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  ................................. v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO ......................................... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

  ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS .................................... vii

  INTISARI ...................................................................................................... viii ABSTRACT ................................................................................................... ix

  

KATA PENGANTAR ................................................................................... x

DAFTAR ISI .................................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR

  ..................................................................................... xvii

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xxii

  BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1

  

1.1. Judul ....................................................................................................... 1

  

1.2. Latar Belakang ....................................................................................... 1

  

1.3. Batasan Masalah .................................................................................... 2

  

1.4. Rumusan Masalah .................................................................................. 3

  

1.5. Tujuan dan Manfaat................................................................................ 3

  1.5.1. Tujuan ............................................................................................. 3

  1.5.2. Manfaat ........................................................................................... 4

  1.6. Metodologi Penelitian ............................................................................ 4

  

2.3. RealTime Clock DS1307 ........................................................................ 15

  

2.6. Transistor ............................................................................................... 31

  2.5.3. Pengaman Jaringan RS-485 Terhadap Beda Potential Listrik ........ 29

  2.5.2. Pemberian Prasikap Pada Jaringan RS-485 .................................... 27

  

2.5.1. Pengaturan Impedansi Terminal ..................................................... 25

  2.5. Standar Komunikasi Serial .................................................................... 24

  

2.4. LCD (Liquid Crystal Display) ............................................................... 22

  2 C Data Bus .................................................................................... 17

  2.3.2. I

  2.3.1. Address Map dari RTC ................................................................... 16

  2.2.5. USART ............................................................................................ 11

  1.7. Sistematika Penulisan ............................................................................. 5

  2.2.4. Reset ................................................................................................. 11

  

2.2.3. Two-Wire Serial Interface (TWI) .................................................... 10

  

2.2.2. EEPROM ........................................................................................ 10

  

2.2.1. Fitur-fitur yang dimiliki oleh ATMEGA 16 .................................... 8

  

2.2. Mikrokontroler ATMEGA 16 ............................................................... 8

  

2.1.2. Tombol NO DPST Momentary Contact ......................................... 7

  

2.1.1. Tombol NO SPST Momentary Contact .......................................... 7

  

2.1. Tombol ................................................................................................... 6

  BAB II DASAR TEORI ............................................................................... 6

  

2.7. Seven Segment ....................................................................................... 34

  

BAB III PERANCANGAN ALAT .............................................................. 37

  

3.1. Diagram Blok Perancangan .................................................................... 37

  

3.2. Perancangan Perangkat Keras ............................................................... 39

  

3.2.1. Rangkaian Master ........................................................................... 39

  3.2.1.1. Rangkaian Tombol Matriks Keypad 4 x 4 .............................. 39

  3.2.1.2. Rangkaian Mikrokontroler Master .......................................... 41

  3.2.1.3. Rangkaian Osilator .................................................................. 42

  3.2.1.4. Rangkaian Reset ...................................................................... 43

  3.2.1.5. Rangkaian RTC ....................................................................... 44

  3.2.1.6. Rangkaian Display .................................................................. 44

  3.2.1.7. Rangkaian Alarm ..................................................................... 45

  

3.2.2. Rangkaian Slave .............................................................................. 46

  3.2.2.1 Rangkaian Mikrokontroler Slave ............................................ 46

  3.2.2.2. Rangkaian Osilator dan Rangkaian Reset ............................... 48

  3.2.2.3. Rangkaian Display Seven Segment .......................................... 48

  3.2.2.4. Rangkaian Alarm...................................................................... 49

  

3.2.3. Komunikasi Serial ........................................................................... 50

  3.2.3.1. IC Komunikasi Serial RS-485 ................................................. 51

  3.2.3.2. Konfigurasi Jaringan ............................................................... 52

  3.2.3.3. Komponen Penyesuai Impedansi ............................................ 53

  3.2.3.4. Pemberian Prasikap pada Jaringan .......................................... 53

  3.2.3.5. Pengamanan Beda Potensial Untuk Jaringan .......................... 56

  

3.3.1. Diagram Alir Utama pada Rangkaian Master ................................. 57

  3.3.1.1. Sub Rutin Menu Utama ........................................................... 58

  3.3.1.2. Sub Rutin Atur Waktu ............................................................. 59

  3.3.1.3. Sub Rutin Atur Alarm ............................................................. 59

  3.3.1.4. Sub Rutin Pemilihan Mode Alarm untuk Master .................... 60

  3.3.1.5. Sub Rutin Pemilihan Mode Alarm untuk Slave ...................... 61

  

3.3.2. Diagram Alir Utama pada Rangkaian Slave ................................... 62

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................... 64

  

4.1. Hasil Akhir Perancangan ....................................................................... 64

  

4.2. Pengamatan Sistem ................................................................................ 66

  

4.2.1. Cara Menjalankan Jam dan Alarm Sekolah .................................... 66

  

4.2.2. Pengujian Pembacaan dan Pengaturan RTC DS1307...................... 68

  

4.2.3. Pengaturan Alarm ............................................................................ 69

  

4.2.4. Tampilan-Tampilan pada Slave ....................................................... 73

  

4.2.5. Pengujian RS-485 ........................................................................... 77

  

4.2.6. Transmisi Data Serial ...................................................................... 79

  

4.2.7. Format Data ..................................................................................... 80

  

4.2.8. Pengujian Menggunakan Terminal Codevison AVR ...................... 83

  

4.2.9. Pengujian Alarm .............................................................................. 92

  

4.3. Catu Daya .............................................................................................. 94

  

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 95

  

5.1. Kesimpulan ............................................................................................ 95

  

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 96

LAMPIRAN ................................................................................................... 97

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Konfigurasi SPST . ................................................................. 7Gambar 2.2. Konfigurasi DPST ................................................................... 8Gambar 2.3. Konfigurasi pin ATMEGA 16 ................................................ 9Gambar 2.4. Interkoneksi TWI .................................................................... 10Gambar 2.5. Rangkaian reset ....................................................................... 11Gambar 2.6. Register UBBRH dan UBBRL ................................................ 13Gambar 2.7. Register UCSRC ..................................................................... 13Gambar 2.8. Konfigurasi pin DS1307 ......................................................... 16

  2 Gambar 2.9. Timing diagram mengirim data melalui I C ............................ 18

Gambar 2.10. Write mode data ke RTC ......................................................... 21Gambar 2.11. Read mode data dari RTC ....................................................... 22Gambar 2.12. Bentuk LCD 16 x 2 ................................................................. 22Gambar 2.13. Bagian LCD ............................................................................ 22Gambar 2.14. Sinyal dari pemancar (driver) dan penerima (receiver ) ......... 25Gambar 2.15. Rangkaian parallel termination dan Rangkaian AC-Coupled

  termination ............................................................................... 27

Gambar 2.16. Transceiver dengan resitor prasikap ........................................ 27Gambar 2.17. Pemisahan ground dengan isolasi optic .................................. 29Gambar 2.18. Penyambungan ground data dan ground lokal dengan koneksi resistor ...................................................................................... 30Gambar 2.20. Sistem proteksi shunting device dengan menggunakan dioda zener dan fuse seri.............................................................................. 31Gambar 2.21. Arah arus pada transistor.......................................................... 32Gambar 2.22. Karakteristik transistor ............................................................ 33Gambar 2.23. Seven segment common anoda ................................................ 34Gambar 2.24. Seven segment common katoda ............................................... 35Gambar 2.25. Rangkaian penggerak buzzer ................................................... 35Gambar 3.1. Diagram blok sistem ............................................................... 37Gambar 3.2. Rangkaian matriks keypad 4 x 4 ............................................. 40Gambar 3.3. Konfigurasi rangkaian master .................................................. 42Gambar 3.4. Rangkaian osilator ................................................................... 43Gambar 3.5. Rangkaian reset ....................................................................... 44Gambar 3.6. Rangkaian alarm ..................................................................... 46Gambar 3.7. Konfigurasi rangkaian slave .................................................... 47Gambar 3.8. Rangkaian display seven segment ........................................... 48Gambar 3.9. Rangkaian alarm pada rangkaian slave ................................... 50Gambar 3.10. IC SN75176 ............................................................................. 51Gambar 3.11. Rangkaian sistem komunikasi RS-485 ................................... 52Gambar 3.12. Rangkaian RS-485 dengan konfigurasi multidrop 2 kabel ..... 52Gambar 3.13. Komponen penyesuai impedansi ............................................. 53Gambar 3.14 Rangkaian prasikap untuk jaringan ......................................... 56Gambar 3.15. Rangkaian pengaman dengan metode shunting device ........... 56Gambar 3.17. Diagram alir menu utama ........................................................ 58Gambar 3.18. Diagram alir atur waktu .......................................................... 59Gambar 3.19. Diagram alir atur alarm ........................................................... 60Gambar 3.20. Diagram alir pemilihan mode alarm untuk master ................. 61Gambar 3.21. Diagram alir pemilihan mode alarm untuk slave ................... 62Gambar 3.22. Diagram alir utama pada rangkaian slave ............................... 63Gambar 4.1. Bentuk fisik jam dan alarm sekolah ........................................ 64Gambar 4.2. Bentuk fisik rangkaian master ................................................ 65Gambar 4.3. Bentuk fisik rangkaian slave ................................................... 66Gambar 4.4. Tampilan awal pada master .................................................... 68Gambar 4.5. Tampilan awal pada slave ....................................................... 68Gambar 4.6. Tampilan untuk pengaturan waktu .......................................... 69Gambar 4.7. Tampilan ruang 2 atau 3 offline .............................................. 70Gambar 4.8. Tampilan pengaturan alarm mode off ..................................... 71Gambar 4.9. Tampilan pengaturan alarm mode interval ............................. 71Gambar 4.10. Tampilan pengaturan mode jam-jam tertentu ......................... 73Gambar 4.11. Tampilan untuk melihat tanggal .............................................. 73Gambar 4.12. Tampilan untuk melihat hari ................................................... 74Gambar 4.13. Tampilan mode off pada slave ................................................. 74Gambar 4.14. Tampilan mode interval pada slave ........................................ 75Gambar 4.15. Tampilan mode jam-jam tertentu pada slave .......................... 76Gambar 4.16. Hasil pengamatan sinyal data waktu RTC . ............................. 80Gambar 4.18. Data waktu RTC yang diterima oleh slave 1 .......................... 84Gambar 4.19. Data waktu RTC yang diterima oleh slave 2 .......................... 84Gambar 4.20. Data alarm mode off yang dikirim ke slave 1 ......................... 85Gambar 4.21. Data waktu RTC yang diterima oleh slave 2 .......................... 85Gambar 4.22. Data alarm mode off yang diterima oleh slave 1 .................... 86Gambar 4.23. Data alarm mode off yang diterima oleh slave 2 .................... 86Gambar 4.24. Data jam mulai mode interval yang dikirim ke slave 1 .......... 87Gambar 4.25. Data jam akhir mode interval yang dikirim ke slave 1 ........... 87Gambar 4.26. Data interval mode interval yang dikirim ke slave 1 .............. 87Gambar 4.27 Data jam mulai mode interval yang diterima oleh slave 1 ...... 88Gambar 4.28. Data jam akhir mode interval yang diterima oleh slave 1 ...... 88Gambar 4.29. Data interval mode interval yang diterima oleh slave 1 ........ 88Gambar 4.30. Data jam mulai mode interval yang dikirim ke slave 2 .......... 89Gambar 4.31. Data jam akhir mode interval yang dikirim ke slave 2 ........... 89Gambar 4.32. Data interval mode interval yang dikirim ke slave 2 .............. 89Gambar 4.33. Data jam mulai mode interval yang diterima oleh slave 2 ...... 89Gambar 4.34. Data jam akhir mode interval yang diterima oleh slave 2 ...... 90Gambar 4.35. Data interval mode interval yang diterima oleh slave 2 ......... 90Gambar 4.36. Data alarm 1 mode jam-jam tertentu yang dikirim ke slave 1 ............................................................ 91Gambar 4.37. Data alarm 1 mode jam-jam tertentuGambar 4.38. Data alarm 1 mode jam-jam tertentu yang diterima oleh slave 1.......................................................... 91Gambar 4.39. Data alarm 1 mode jam-jam tertentu yang diterima oleh slave 2........................................................ 91

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Perhitungan UBRR dan Baud Rate ............................................... 14Tabel 2.2 Konfigurasi RTC DS1307 ............................................................. 16Tabel 2.3 Alamat peta RTC DS1307 ............................................................ 17Tabel 2.4. Pin LCD ........................................................................................ 23Tabel 3.1. Kombinasi baris dan kolom matriks keypad 4 x 4 ........................ 41Tabel 3.2. Daftar heksa dari tampilan angka pada seven segment ................. 49Tabel 4.1. Data alarm mode off pada hari senin ruang 1 ............................... 71Tabel 4.2. Data alarm mode interval pada hari senin ruang 1 ....................... 72Tabel 4.3. Data alarm mode jam-jam tertentu pada hari senin ruang 1 ......... 72Tabel 4.4 Data alarm mode off yang diterima oleh ruang 2 atau 3 ............... 75Tabel 4.5. Data alarm mode interval yang diterima oleh ruang 2 atau 3 ....... 76Tabel 4.6. Data alarm mode jam-jam tertentu pada ruang 2 atau 3 ............... 77Tabel 4.7. Data alarm yang dikirim ke slave 1 (ruang 2) .............................. 78Tabel 4.8. Data alarm yang diterima oleh slave 1 (ruang 2) .......................... 78Tabel 4.9. [Lanjutan] Data alarm yang diterima oleh slave 1 (ruang 2) ........ 79Tabel 4.10. Format data waktu RTC yang dikirim .......................................... 81Tabel 4.11. Format data alarm mode off yang dikirim .................................... 81Tabel 4.12. Format data alarm mode interval yang dikirim ............................ 82Tabel 4.13. Format data alarm mode jam-jam tertentu yang dikirim .............. 83Tabel 4.14. Data alarm mode campuran pada master (ruang 1) ...................... 92Tabel 4.15. [lanjutan] Data alarm mode campuran pada master (ruang 1) ..... 93Tabel 4.17. Hasil pengukuran catu daya .......................................................... 94

BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Judul Jam dan Alarm Sekolah Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 16.

  1.2 Latar Belakang Jam merupakan tolak ukur waktu yang menjadi patokan kegiatan manusia

dalam melakukan kegiatan sehari-hari. Penandaan waktu dalam kehidupan

modern saat ini sangatlah penting, dengan penandaan waktu ini bisa menandakan

awal dan berakhirnya suatu kegiatan. Biasanya awal dan berakhirnya suatu

kegiatan ditandai dengan suatu bunyi bel/alarm, misalnya dalam kegiatan belajar

mengajar di sekolah. Saat ini sekolah masih menggunakan jam analog di setiap

ruangan dan bel/alarm yang digunakan tidak bisa diatur untuk masing-masing

ruangan tetapi diatur untuk satu sekolah secara keseluruhan. Bel/alarm sekolah

tersebut dibunyikan secara manual oleh seorang operator dengan cara menekan

tombol bel/alarm tersebut. Hal ini sangat tidak praktis dikarenakan apabila

operator tidak bisa menekan tombol bel/alarm tersebut maka kegiatan belajar

mengajar di sekolah akan terganggu. Dan apabila bel/alarm yang berbunyi tidak

tepat waktu juga akan mengganggu kegiatan belajar mengajar di sekolah.

  Untuk mengatasi permasalahan-permasalahan tersebut maka diharapkan

  

pengendalian yang mudah, serta tampilan jam yang mudah dibaca. Alat itu dapat

diimplementasikan menggunakan mikrokontroler. Oleh karena itu, pada

kesempatan penyusunan Tugas Akhir ini, penulis akan membuat sebuah jam dan

bel/alarm sekolah berbasis mikrokontroler, yang mudah dan sederhana dalam

pengendaliannya. Jam ini dirancang supaya tampilan jamnya dapat dibaca dengan

mudah karena jam ini menampilkan jam berupa angka-angka secara presisi. Jam

akan tetap berjalan walaupun alat ini tidak mendapat sumber tegangan sehingga

tidak diperlukan pengaturan ulang ketika alat ini mendapat sumber tegangan lagi.

  

Alarm yang digunakan akan ditempatkan pada masing-masing ruangan.

  

Pengaturan alarm ini dapat dibuat berbeda untuk setiap ruangan sehingga alarm

dapat diatur sesuai dengan jadwal pelajaran masing-masing kelas. Pengaturan

alarm tidak perlu dilakukan setiap hari karena data pengaturan alarm tersebut

akan disimpan di mikrokontroler dan tidak akan hilang walaupun alat ini tidak

mendapat sumber tegangan. Jam dan bel/alarm ini dibuat agar kegiatan belajar

mengajar di sekolah dapat berjalan dengan tepat waktu.

1.3 Batasan Masalah

  Dalam perancangan pembuatan Tugas Akhir ini penulis membuat batasan masalah yaitu:

  1. Menggunakan mikrokontroler ATMEGA 16 sebagai pengendalinya.

  2. Menggunakan real time clock DS1307.

  

3. Ada tiga buah ruangan, dan setiap ruangan mempunyai jam dan alarm.

  4. Tampilan jam pada mikrokontroler master menggunakan LCD 16 x 2 sedangkan pada mikrokontroler slave menggunakan common anoda seven segment .

  5. Pengaturan tampilan jam dan bel/alarm menggunakan tombol push button.

  6. Menggunakan RS485 sebagai komunikasi antar mikrokontroler.

  7. Mempunyai 3 mode alarm yaitu mode off, mode interval, dan mode jam- jam tertentu.

1.4 Rumusan Masalah

  Dari permasalahan yang diuraikan diatas dapat diambil beberapa rumusan masalah yaitu :

1. Bagaimana mengakses data waktu dari real time clock ?

  2. Bagaimana mengaktifkan alarm pada jam-jam tertentu dan pada interval jam tertentu ?

3. Bagaimana membuat komunikasi serial antar mikrokontroler ?

  4. Bagaimana membuat rangkaian antarmuka mikrokontroler, tombol-tombol masukan, seven segment, dan real time clock ?

1.5 Tujuan dan Manfaat

1.5.1 Tujuan

  Tujuan yang hendak dicapai pada Tugas Akhir ini adalah membuat suatu alat jam dan alarm sekolah berbasis mikrokontroler ATMEGA 16.

1.5.2 Manfaat

  Adapun manfaat yang akan dicapai dari alat ini adalah : 1. Tersedianya alat untuk referensi sebagai cara membuat jam digital.

  2. Memberikan kepada pembaca bagaimana membuat suatu jam digital dan bel/alarm. Alat ini bisa mengatur suatu alarm berbunyi menjadi otomatis sesuai dengan program yang telah diisikan pada alat ini.

3. Selain dari situ juga diharapkan, proyek Tugas Akhir ini menambah sarana bagi sekolah.

1.6 Metodologi Penelitian

  

Metodologi yang dilakukan dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah:

  1. Observasi, pengumpulan dan pengambilan data-data melalui pembacaan buku-buku penunjang dari Tugas Akhir dan melalui informasi-informasi yang didapat dari internet serta dosen pembimbing Tugas Akhir.

  2. Perancangan, penyediaan seluruh komponen yang dibutuhkan dilanjutkan perakitan dan pembuatan alat.

  3. Pengujian alat, dilakukan pengujian per bagian sistem dan sistem secara keseluruhan untuk mengetahui cara kerja dari alat dilanjutkan pengumpulan data-data dan menyusunnya sebagai hasil akhir dalam Tugas Akhir.

  4. Kesimpulan, mengambil kesimpulan dari hasil yang didapat lewat penganalisaan secara keseluruhan cara kerja alat.

1.7 Sistematika Penulisan

  Sistematika penulisan dibagi menjadi beberapa bab, yaitu:

  BAB I : PENDAHULUAN Berisi latar belakang masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat, metode penulisan, dan sistematika penulisan. BAB II : DASAR TEORI Berisi dasar teori yang meliputi real time clock DS1307, mikrokontroler ATMEGA 16, seven segment, transistor,

RS485, tombol, LCD (Liquid Crystal Display).

  BAB III : PERANCANGAN ALAT Berisi blok diagram perancangan, perancangan alat secara hardware dan secara software.

  BAB IV : PENGUJIAN ALAT Berisi hasil pengujian alat per bagian, pengujian sistem secara keseluruhan, dan pembahasan. BAB V : KESIMPULAN Berisi kesimpulan dan saran.

BAB II DASAR TEORI Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem

  komputer. Banyak contoh atau jenis dari mikrokontroler yang ada sekarang ini dan salah satunya adalah mikrokontroler ATMEGA 16. Misalnya yang digunakan pada suatu sistem pengaman mobil yang pintar. Mikrokontroler tersebut berperan sebagai otak atau pusat dari seluruh proses yang ingin dilakukan. Dengan adanya mikrokontroler maka prosesnya semakin lebih mudah. Salah satu aplikasi lain dari mikrokontroler ATMEGA 16 dapat dilihat pada perancangan yang akan dibuat ini yaitu “JAM DAN ALARM SEKOLAH BERBASIS MIKROKONTROLER

ATMEGA 16 ” yang digunakan dalam proses kegiatan belajar mengajar di

sekolah. Dalam perancangan dan pembuatan jam dan alarm ini, tentunya harus terlebih dahulu mengetahui prinsip kerja dasar dan piranti atau komponen yang akan digunakan.

2.1 Tombol

  Tombol merupakan suatu komponen yang berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan arus. Tombol tersusun dari titik sambungan yang terbuat dari bahan yang tahan terhadap busur api (arc) yang disebabkan saat arus diputus dan saat arus terhubung. Ada dua jenis tombol yaitu tombol NO

  

SPST (Normally Open Single Pole, Single Throw) momentary contact dan tombol

NO DPST (Normally open double pole, single throw )momentary contact .

  2.1.1 Tombol NO SPST Momentary Contact Tombol NO SPST momentary contact adalah salah satu jenis saklar yang

dalam keadaan normal berkondisi OFF (Normally Open), berupa satu kutub

  

(berasal dari satu sumber) dan menghantarkan arus hanya ke satu beban.

Penghantaran arus dan tegangan (kondisi ON) dari suatu sumber terjadi jika

tombol ditekan, dan pemutusan arus dan tegangan (kondisi OFF) terjadi saat

tombol dilepas atau ketika tidak ditekan, sehingga dinamakan momentary contact

[1]. Konfigurasi NO SPST ditunjukan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Konfigurasi SPST [1].

  2.1.2 Tombol NO DPST Momentary Contact Tombol NO DPST (Normally open double pole, single throw) momentary

contact adalah salah satu jenis saklar yang dalam keadaan normal berkondisi OFF

(Normally Open) terdiri dari sepasang kontak yang dioperasikan secara bersamaan

dengan sekali penekanan. Penghantaran arus dan tegangan (kondisi ON) dari

suatu sumber terjadi jika saklar ditekan dan akan terputus (kondisi OFF) jika

  Gambar 2.2.

  Konfigurasi DPST [1].

2.2 Mikrokontroler ATMEGA 16

2.2.1 Fitur – fitur yang dimiliki oleh ATMEGA 16

  1. 131 macam instruksi, yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock .

  2. 32 x 8 bit register serba guna.

  3. Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan 16 MHz.

4. 16 KByte Flash Memori, yang memiliki fasilitas in-sistem Programming.

5. 512 Byte internal EEPROM dan 512 Byte SRAM.

  6. Programming Lock, fasilitas untuk mengamankan kode program. 7. 2 buah timer / counter 8-bit dan 1 buah timer/counter 16-bit. 8. 4 channel output PWM, 8 channel ADC 10-bit dan serial USART.

  9. Master / Slave SPI serial interface dan serial TWI atau 12C dan ON-Chip Analog Comparator.

Gambar 2.3. Konfigurasi pin ATMEGA 16 [2].

  Pada Gambar 2.3 menunjukkan konfigurasi pin ATMEGA 16, sehingga pin tersebut dapat di deskripsikan sebagai berikut [2]: 1) PORTA (PORTA ), merupakan pin IO dua arah dan berfungsi khusus

  0−

  7 sebagai pin masukan ADC.

  2) PORTB (PORTB ), merupakan pin IO dua arah dan fungsi khusus 0−

  7 sebagai pin timer/counter, komparator analog dan SPI.

  3) PORTC (PORTC ), merupakan pin IO dua arah dan fungsi khusus.

  0−

  7

4) PORTD (PORTD ), merupakan pin IO dua arah dan fungsi khusus.

0−

  7 5) RESET (pin 9) adalah pin untuk me-reset mikrokontroler.

  6) XTAL1 dan XTAL2 pin untuk exsternal clock. 7) VCC (pin 10) dan GND (pin 11).

9) AREF adalah pin masukan untuk tegangan referensi eksternal ADC.

  2.2.2 EEPROM Mikrokontroler ATMEGA 16 memiliki EEPROM sebesar 512 byte yang

dapat ditulisi sebanyak 100000 kali. Memori EEPROM ini hanya dapat diakses

dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM. Untuk

mengakses memori EEPROM ini diperlakukan seperti mengakses data eksternal

sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan

mengakses data dari SRAM [2].

  2.2.3 Two-Wire Serial Interface (TWI) Mikrokontroler ATMEGA 16 memiliki fitur komunikasi serial alternatif

yang lain yaitu Two-Wire Serial Interface (TWI). Komunikasi ini termasuk dalam

jenis synchronous karena memiliki satu sumber clock yang digunakan secara

bersama – sama untuk semua peripheral. Komunikasi TWI hanya membutuhkan 2

jalur transmisi yaitu satu jalur untuk clock (SCL) dan satu jalur untuk data (SDA).

Dengan komunikasi TWI ini kita dapat menghubungkan peripheral-peripheral

eksternal sampai dengan 128 buah hanya dengan menggunakan 2 jalur transmisi seperti terlihat pada Gambar 2.4.

  2.2.4 Reset

Gambar 2.5 menunjukkan konfigurasi tombol reset. Reset akan aktif bila pin RST diberikan logika high selama 2 µs.

  1 2 VCC (pin 10) RST (pin 9) R1 10K 10uF RESET

Gambar 2.5. Rangkaian reset [2].

  Pada Gambar 2.5 apabila saklar tidak ditekan, pin reset pada

mikrokontroler akan mendapatkan logika rendah ‘0’. Sedangkan saat saklar

ditekan pin akan mendapatkan logika tinggi ‘1’ dan akan me-reset mikrokontoler.

Resistor dan kapasitor digunakan untuk memperoleh waktu pengosongan

kapasitor. Lamanya waktu yang dibutuhkan untuk me-reset adalah dua siklus

mesin dan memenuhi Persamaan 2.1.

  T = R x C …………………………………..……………………...…..(2.1)

  2.2.5 USART Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and

Transmitter (USART) juga merupakan salah satu mode komunikasi serial yang

memiliki fleksibilitas tinggi, yang dapat digunakan untuk melakukan transfer data

baik antar mikrokontroler maupun dengan modul-modul eksternal termasuk PC

  USART memungkinkan transmisi data baik secara synchronous maupun

asynchronous sehingga dengan demikian USART pasti kompatibel dengan

UART. Pada mikrokontroler ATMEGA 16, secara umum pengaturan mode

komunikasi baik synchronous maupun asynchronous adalah sama. Perbedaannya

hanyalah terletak pada sumber clock saja. Jika pada mode asynchronous masing –

masing peripheral memiliki sumber clock sendiri maka pada mode synchronous

hanya ada satu sumber clock yang digunakan secara bersama-sama. Dengan

demikian secara hardware untuk mode asynchronous hanya membutuhkan 2 pin

yaitu TXD dan RXD sedangkan untuk mode synchronous harus 3 pin yaitu TXD,

RXD dan XCK.

  Untuk mengatur mode dan prosedur komunikasi USART dilakukan

melalui register USCRA, UCSRB, UCSRC, UBRRH, UBRRL dan UDR. Secara

khusus untuk mengatur USART baudrate menggunakan register UBRRL-

UBRRH.

  UBRRL dan UBRRH atau sering disebut sebagai UBRR merupakan

register yang digunakan untuk mengatur kecepatan/baudrate transmisi data pada

komunikasi USART. UBRR sebetulnya berupa register 16-bit tetapi untuk upper

bytenya yaitu register UBRRH digunakan bersama-sama dengan register UCSRC

pada gambar 2.7 [2]. Sehingga untuk mengaksesnya diperlukan pemilihan register